CC BY
36
УДК 622.272 И.И. Кайдо
ФОРМИРОВАНИЕ СЕЧЕНИЯ ВЫРАБОТКИ В ДВА ЭТАПА В УСЛОВИЯХ ЗОНАЛЬНОЙ ДЕЗИНТЕГРАЦИИ
На основании современных представлений о геомеханических процессах выполнена корректировка способа проведения подготовительных выработок с формированием сечения в два этапа в условиях зональной дезинтеграции.
Ключевые слова: горная выработка, массив горных пород, зональная дезинтеграция, формирование сечения в два этапа.
Градиционные представления о деформировании и разрушении горных пород вокруг подготовительных подземных выработок [1] воплотились в рациональные способы их проведения с использованием энергии горного массива в виде способа формирование сечения выработки в два этапа [6]. Новые представления зарегистрированные в открытиях [4, 7 и 8] до настоящего времени не нашли реализации в практике горного дела. Основной причиной сдерживающими внедрение новых идей, по-нашему мнению, является с одной стороны противоречивость описания явления, а с другой - неопределенность параметров процесса дезинтеграции (самоорганизации), не позволяющая решать задачи проектирования выработок. К сожалению, даже параметры, которые предложили академик РАН Курленя М.В. и член-кореспондент РАН Опарин В.Н. [5] не изменили ситуацию, поскольку в обоснование были представлены аналоги явления, но не разработана физическая модель. Создание физической модели явления зональной дезинтеграции [2], раскрывающей сущность и закономерность параметров Курлени-Опарина, дает возмож-
ность разработки методики выбора параметров способа формирование сечения выработки в два этапа.
С учетом явления зональной дезинтеграции в массиве вокруг выработки в период её проходки формируется структура концентрических цилиндрических зон, характеризующихся трещиноватостью более интенсивной чем в нетронутом массиве. (рис. 1).
Основные параметры зональной дезинтеграции массива вокруг подготовительных выработок состоят в следующем [2, 3]:
1) В боках протяженной подготовительной выработки формируются зоны в виде границы (цилиндрической поверхности), радиус г которой задается формулой Курлени-Опарина относительно радиуса выработки г0
Гг= г о 2 г//; (1)
2) Дезинтеграция локализуется в
зоне, прилегающей границе, определяемой по формуле 1, с внешней границей (цилиндрической поверхности), радиус Р1 которой определяется по формуле Р=Г0 Ф2(1-1)/2 . (2)
где Ф=1,618 - число золотого сечения.
3) Область проявления зональной дезинтеграции определяется по значению
Значение параметра q Характеристика проявления зональной дезинтеграции
Я<0,5 Не проявляется. Реализуется равномерное всестороннее сжатие массива в радиальном направлении за счет подвижности его структурных элементов.
0,5<я<1,6 Разрушение элементов вблизи выработки, приводящее к сглаживанию её контура и формированию нулевой зоны дезинтеграции - кругового контура радиусом г0.
Я=1,4-1,6 Разрушение элементов вблизи выработки, приводящее к раскрытию трещин первой зоны дезинтеграции г1.
д>1,6 Разрушение элементов вблизи выработки, приводящее к раскрытию трещин второй и последующих зон дезинтеграции.
Рис. 1. Структура зональнодезинтегриро-ванного массива вокруг выработки. 0, I — номера зон дезинтеграции
геомеханического параметра q = уН^ж., у - объёмный вес горных пород; Н - глубина расположения горной выработки; Rсж - предел прочности угля при одноосном сжатии (таблица).
Для построения зон предложена де-зинтеграционная палетка, в основу которой положен принцип формирования первой границы г0 в виде окружности охватывающей поперечное сечение горной выработки произвольной формы.
Основная работа сил горного давления реализуется в пределах первой зоны
Рис. 2. Фото зональнодезинтегрированного массива вокруг скважины
дезинтеграции (рис. 2). Управляемость этим процессом подсказана природой -создание ключевого элемента, позволяющего переместиться массиву в этой зоне. На фото таким элементом является разрушение массива в верхней части скважины.
Таким образом, при проектировании горных выработок, проводимых в два этапа, следует принимать диаметр выработки первого этапа меньше проектного путем расчета с использованием формулы 2.
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
1. Борисов А.А. Механика горных пород и массивов.- М.-Недра.-1980.
2. Кайдо И.И. Кластерная модель явления зональной дезинтеграции массива вокруг подземных выработок. - МГГУ.- ГИАБ.-2009.-№6.
3. Кайдо И.И. Управление состоянием массива при зональной дезинтеграции массива вокруг подземных выработок.- МГГУ.- ГИАБ.-2009.- №9.
4. Коган И.С. Самоорганизация горного массива вокруг полостей (неоднородностей). - МГГУ.- ГИАБ.-2009.- №3.
5. Курленя М. В., Опарин В.Н. Проблемы нелинейной геомеханики. Ч. I // ФТПРПИ. -1999. - № 3.
6. Кошелев К.В., Томасов А. Г. - Способы и средства охраны выработок.- М.- Недра.-1995 г.
7. Открытие № 400 СССР. Явление зональной дезинтеграции горных пород вокруг подземных выработок / Е. И. Шемякин, М. В. Курленя, В. Н. Опарин, В. Н. Рева, Ф. П. Глу-шихин, М. А. Розенбаум. - Опубл. в БИ, 1992, № 1.
8. Открытие № 318. Закономерность самоорганизации грунтовых и породных массивов вокруг протяженных подземных выработок. - Международная академия авторов научных открытий и изобретений. На основании результатов научной экспертизы заявки на открытие № А-399 от 20 апреля 2006 г. выдан диплом №318 / Байсаров Л.В., Ильяшов М.А., Левит В.В., Паламарчук Т.А., Сергиенко В.Н., Усаченко В.Б. ,Яланский А.А.
|^гд=1
— Коротко об авторе ---------------------------------------------------------------------
Кайдо И.И. — кандидат технических наук, горный инженер-физик, доцент кафедры ПРПМ, Московский государственный горный университет,
Moscow State Mining University, Russia, ud@msmu.ru
----------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ЗАВОЛОКИН Дмитрий Викторович Обоснование рациональных проектных решений по отработке запасов геоструктур угольных месторождений 25.00.21 к.т.н.
ЭКВИСТ Борис Владимирович Обоснование и разработка методов повышения безопасности сейсмического проявления короткозамедленного взрывания на горных предприятиях 05.26.03 д.т.н.
